工作带宽内具有幅值自稳定正弦波激励力的电磁激振器

摘要

本发明涉及多维力传感器动态特性检测，尤其涉及多维力传感器动态耦合特性测定的实验装置，由力幅度控制函数发生器、力控制环、励磁电流控制环和电磁激振器组成。正弦波励磁电流正半周流经左线圈，在左磁芯、左E型磁铁和左衔铁间形成封闭磁场，左磁芯和左衔铁间产生电磁引力，并通过传动轴输出正半周正弦激励力；同理，正弦波励磁电流负半周流经右线圈，在右磁芯、右E型磁铁和右衔铁间形成封闭磁场，右磁芯和右衔铁间产生电磁引力，通过传动轴输出负半周正弦激励力。依据电磁激振器随正弦波频率增加导致激励力幅值衰减的工作特性，力幅度控制函数发生器，实时输出补偿信号，确保正弦波激励力幅值在工作带宽范围内保持恒定。

主权项

1.工作带宽内具有幅值自稳定正弦波激励力的电磁激振器，包括电磁激振执行机构（4）和正弦波激励力控制系统；所述电磁激振执行机构（4）包括左磁铁机构、右磁铁机构、前轴承组件（45）和后轴承组件（47），其中左磁铁机构和右磁铁机构结构相同，且对称设于底板（49）上；所述前轴承组件（45）和后轴承组件（47）相互平行，且平行位于左磁铁机构和右磁铁机构之间；所述左磁铁机构包括中部套设有左线圈（424）的左E形磁铁（41）、左衔铁（43）和左连接板（44）；所述右磁铁机构包括中部套设有右线圈（425）的右E形磁铁、右衔铁和右连接板；其特征在于：所述正弦波激励力控制系统包括力幅度控制函数发生器（1）、力控制环（2）和电流控制环（3）；所述力幅度控制函数发生器（1）包括电脑和控制程序，电脑为激励力控制系统的上位机，所述控制程序由上位机运行，依据关系式计算力幅度控制量U_g，以补偿激励力幅度随频率增加而引起的衰减；所述力控制环（2）包括多功能卡U1的硬件电路，所述多功能卡U1与上位机通过PCI标准扩展槽接口连接，用于实现电磁激振器输出激励力信号U_g和U_f采集、完成模数转换A/D、数模转换D/A操作，以及模拟信号U_ig输出；所述模拟信号U_ig为电流控制环（3）的输入信号；所述电流控制环（3）由电子电路组成，包括比较器（31）、电流环控制器（32）、功率放大器（33）和电流采样单元（34）；将接收的电流控制给定信号放大、运算，输出励磁电流i_L，用于驱动电磁激振执行机构（4）的左线圈（424）和右线圈（425）；电磁激振执行机构（4）的左线圈（424）的一端和右线圈（425）的一端分别通过二极管连接着正弦波激励力控制系统的电流输出端；左线圈（424）的另一端与右线圈（425）的另一端分别连接着电流采样单元（34）；激励力输出为推挽形式，左线圈（424）励磁产生正弦波激励力正半周传递到前传动轴（46）；同理右线圈（425）励磁产生正弦波激励力负半周也传递到后传动轴（48）；输出完整的正弦波激励力；在前轴承组件（45）、后轴承组件（47）的导向下，左连接板（44）和右连接板在传递激励力过程中产生的力矩得以消除。